[發明專利]一種低溫鎳氫電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210431080.7
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102956893A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 顧余成;張繼強;朱云;莫志琴;何英;錢亮
• 申請（專利權）人: 浙江天能能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/30;H01M10/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及鎳氫電池技術領域，具體涉及一種在低溫環境下仍能保持較高充電效率的鎳氫電池及其制備方法。

背景技術

由于目前大量使用的鎳鎘電池(Ni-Cd)中的鎘有毒，使鎳鎘廢電池處理復雜，環境受到污染，因此，鎳鎘電池逐漸被用儲氫合金做成的鎳氫電池(Ni-MH)所替代。

鎳氫電池作為鎳鎘電池的替代品，與鎳鎘電池具有同樣的外形，相同的電化學特性，但其安全環保，不再使用有毒的鎘，可以消除重金屬元素對環境的污染。

鎳氫電池具有較大的能量密度比，相同大小的鎳氫電池電量比鎳鎘電池高大約1.5～2倍，這意味著相同型號的鎳氫電池可以提供更長的工作時間。

現在，鎳氫電池已經廣泛地用于移動通訊、筆記本計算機等各種小型便攜式的電子設備，更大容量的鎳氫電池已經開始用于汽油/電動混合動力汽車上。

鎳氫電池由正極、負極、隔膜以及電解液等構成。正極通常為鎳電極，鎳電極由發泡鎳做基體，經電化學浸漬而成；負極由儲氫合金粉末附著在負極基體上制成；隔膜使正極、負極隔離，不允許電子通過，但允許隔膜中的離子搬運正極和負極反應時產生的電荷；電解液在鎳氫電池中部消耗，主要起導電作用，電解液應具有盡可能高的電導率，以降低電池內阻，電解液的黏度和濃度都不易太高。

鎳氫電池中氫氧化鎳為正極的活性物質，但其充放電速率不高，為了改善性能，通常加入添加劑，添加劑可以是金屬，也可以是氧化物或氫氧化物，應用較廣泛的是鈷、鋰等的化合物。

隨著鎳氫電池應用范圍的擴大，鎳氫電池在低溫環境下充放電效率低的缺點也日益凸顯。在我國北方地區，冬季室外溫度可達-40～-50℃，在此環境中，鎳氫電池無法正常有效地充放電。

申請號為200680024124.7的發明公開了一種在低溫的氣氛下具有高輸出密度、并且循環特性優異的密閉型鎳氫電池，該鎳氫電池以鎳電極為正極、以儲氫電極為負極，??儲氫電極即用導電性支持體負載儲氫合金粉末，所述儲氫合金粉末包括稀土類元素和包含鎳的非稀土類金屬元素，所述儲氫合金粉末的質量飽和磁化強度為2～6EMU/G，所述儲氫電極的每單位面積的儲氫合金粉末負載量為0.06～0.15G/CM²。

為了使鎳氫電池在低溫環境下可以保持較高的充電效率，需要對鎳氫電池的結構以及工藝進行改進。

發明內容

本發明提供了一種低溫鎳氫電池，可以在低溫環境下保持較高的充電效率，避免了低溫環境下鎳氫電池內部電解液的凝固，拓展了鎳氫電池的使用溫度范圍。

一種低溫鎳氫電池，包括正極、負極以及電解液，所述正極的活性物質包括氫氧化鎳、覆鈷球形氫氧化鎳和氧化釔，所述氫氧化鎳、覆鈷球形氫氧化鎳和氧化釔的重量比為100∶5～15∶1～3。

現有鎳氫電池中正極的活性物質為氫氧化鎳，加入覆鈷球形氫氧化鎳，可以減小鎳氫電池的內阻，提高氫氧化鎳的利用率。

加入氧化釔可以改變正極吸氧電勢和氧化電勢之間的差值，保證正極在較高溫度下也具有較好的充放電性能。

覆鈷球形氫氧化鎳以及氧化釔的添加量過多，可能影響氫氧化鎳的晶體結構，從而影響鎳氫電池的性能。

優選地，所述氫氧化鎳、覆鈷球形氫氧化鎳和氧化釔的重量比為100∶10～15∶1～2。

作為優選，所述正極的活性物質由氫氧化鎳、覆鈷球形氫氧化鎳、氧化亞鈷以及氧化釔組成，所述氫氧化鎳、覆鈷球形氫氧化鎳、氧化亞鈷以及氧化釔的重量比為100∶5～1?5∶7～11∶1～3。

現有鎳氫電池中正極的活性物質為氫氧化鎳，但是，在氫氧化鎳的粒子間以及氫氧化鎳粒子與泡沫鎳基體的間隙中存在較大的接觸電阻，電子傳遞受到影響，因此，通常情況下，在正極中添加氧化亞鈷，氧化亞鈷在電解液中溶解、析出，覆蓋在氫氧化鎳表面，經過充電形成CoOOH，由于CoOOH具有良好的導電性，可以改善氫氧化鎳與泡沫鎳基體之間的導電性，降低電池的內阻，使氫氧化鎳利用率提高。

進一步優選，所述氫氧化鎳、覆鈷球形氫氧化鎳、氧化亞鈷以及氧化釔的重量比為100∶10～15∶9～11∶1～2。

作為優選，所述正極的基體為泡沫鎳，該泡沫鎳邊緣具有寬度為2～3mm的壓實的白邊。

將泡沫鎳邊緣壓緊，形成寬度為2～3mm的壓實的白邊，可以降低鎳氫電池的內阻，同時，可以增加正極極片的強度，減少正極極片的斷裂幾率，提高鎳氫電池的性能。

作為優選，所述電解液重量百分比組成為：

氫氧化鉀20～40％；

氫氧化鈉0.2～0.8％；

氫氧化鋰0.5～1.5％；